形状测量设备的控制方法与流程

文档序号：11617534阅读：336来源：国知局

本发明涉及一种形状测量设备的控制方法。

背景技术：

已知有通过沿着被测物的表面进行触针针尖的扫描移动来测量被测物的形状的形状测量设备(例如，参见日本特开2008-241420)。日本特开2008-241420所述的设备首先将基于cad数据等的设计值(例如，nurbs(non-uniformrationalb-spline，非均匀有理b样条)数据)转换成预定次数的多项式曲线。在该示例中，使用三次函数作为多项式并且将该三次函数称为pcc曲线(参数三次曲线)。基于这些pcc曲线来生成用于测量工件的路径。此外，通过对pcc曲线进行分割来生成分割pcc曲线。通过根据分割pcc曲线计算速度曲线，来计算探测器的移动速度(移动矢量)。(例如，基于分割pcc曲线的各区段的曲率等，来设置探测器的移动速度(移动矢量))。通过基于所计算出的移动速度使探测器移动，使触针针尖通过扫描被测物的表面而移动(被动标称扫描测量)。

此外，还已知有在轨道校正期间进行扫描测量的方法(日本特开2013-238573)，其中在该方法中，连续地计算按压校正矢量以使探测器的按压量保持恒定。将诸如该示例中等的标称扫描称为“主动标称扫描测量”。

在测量位置处进行扫描测量之后，使探测器与工件分离。然后，在完成了所有测量的情况下，使探测器返回至初始待机位置。可选地，如果存在后续的测量位置，则该方法继续并且使探测器移动至下一测量开始位置。将使探测器与工件分离的操作称为退避。

首先，从探测器的传感器输出获得退避方向dr。换句话说，基于探测器的传感器输出来求出被测面的法线方向。法线方向是退避方向dr。预先给出退避长度lr作为指定退避长度lr。例如，指定退避长度lr给出为4mm。在进行下一次移动的情况下，指定退避长度lr需要具有探测器和工件之间的足以确保安全的分离量。另一方面，该量必须不能过大而使得在退避期间探测器和工件接触。在指定退避长度lr过大的情况下，在退避期间探测器可能接触工件的相对面。例如，可以基于工件的设计数据(诸如cad数据等)来确认指定退避长度lr是否适当。

在扫描测量的零件程序中，在扫描测量到达终点时，指示(编程)“退避”作为下一命令。因此，在扫描测量到达终点时，从传感器输出来获得退避方向dr，并且按照指定退避长度lr从被测面进行退避。在通过退避使探测器与被测面分离的情况下，使探测器移动至下一指定目的地的坐标。

如上所述执行退避，然而在退避期间工件和探测器接触的情况下，经常发生错误。这些原因其中之一是在设计值和实际工件之间存在误差。在退避期间工件和探测器接触的情况下，为了避免对探测器和工件造成损坏，在检测到该接触时退避立即进行紧急停止并且向用户通知发生了异常。然而，在经常发生这种紧急停止的情况下，测量效率下降。在发生紧急停止的情况下，用户需要手动解除错误，并且还使探测器退回至安全位置。这要求用户具有大量的专业技能。

此外，为了防止发生相同的错误，需要手动重置退避长度。然而，这种操作需要甚至更高级的专业技能。这种操作对于用户而言是非常麻烦的作业，并且测量效率也下降。

技术实现要素：

本发明提供一种用以针对相对于设计值的偏差略大的工件继续测量操作的形状测量设备的控制方法。

根据本发明的一种形状测量设备的控制方法，所述形状测量设备包括：探测器，其前端具有触针针尖；以及移动机构，用于使所述探测器移动，所述形状测量设备用于检测所述触针针尖和工件的表面之间的接触并测量所述工件的形状。在从所述触针针尖和所述工件相接触的状态起执行用以使所述触针针尖与所述工件分离的退避的情况下，进行以下操作：获得最终命令位置pn和与所述最终命令位置pn相对应的最终定位点pn'之间的偏移量ls；将所述偏移量ls与预先指定的指定退避长度lr进行比较；在满足ls<β·lr的情况下，按照所述指定退避长度lr执行退避；以及在不满足ls<β·lr的情况下，按照被定义为比所述指定退避长度lr短的值的错误回避用退避长度lr'来执行退避，其中，β满足0<β<1。

在本发明中，优选地，在按照所述错误回避用退避长度lr'执行退避之后在所述探测器和所述工件之间检测到接触的情况下，使所述探测器返回至所述最终定位点pn'。

在本发明中，使所述探测器返回至所述最终定位点pn'，以及优选地，按照比所述错误回避用退避长度lr'短的退避长度lr'来执行退避。

在本发明中，优选地，按照所述错误回避用退避长度lr'执行退避时的退避方向是基于所述探测器的传感器输出所获得的被测面的法线方向。

在本发明中，优选地，所述错误回避用退避长度lr'是从0.1mm～0.5mm的范围中所选择的值。更优选地，所述错误回避用退避长度lr'是从0.1mm～0.3mm的范围中所选择的值。

根据本发明的一种形状测量设备的控制方法，所述形状测量设备包括：探测器，其前端具有触针针尖；以及移动机构，用于使所述探测器移动，所述形状测量设备用于检测所述触针针尖和工件的表面之间的接触并测量所述工件的形状。在从所述触针针尖和所述工件相接触的状态起执行用以使所述触针针尖与所述工件分离的退避的情况下，进行以下操作：监视是否存在所述触针针尖和所述工件之间的接触；以及在退避期间检测到所述触针针尖和所述工件之间的接触的情况下，使所述探测器移动至所述触针针尖不接触所述工件的位置。

在本发明中，优选地，在退避期间检测到所述触针针尖和所述工件之间的接触的情况下，对所述触针针尖和所述工件之间的接触点pco的坐标进行采样。

在本发明中，优选地，获得退避开始点在所述工件的表面上的点psf与所述触针针尖和所述工件之间的接触点pco之间的距离lm；基于所述距离lm和所述触针针尖的直径来定义适当退避量lr；以及使所述触针针尖移动至退避停止点pr，其中所述退避停止点pr是从所述退避开始点起沿退避方向移动了所述适当退避量lr的点。

在本发明中，优选地，将所述适当退避量lr定义为lr＝(lm-d)×k，其中d是所述触针针尖的直径，并且使用作为比1小的正整数的预定系数k，其中k满足0<k<1。

根据本发明的形状测量设备的控制程序在计算机上运行形状测量设备的控制方法。形状测量设备的控制程序可以存储在计算机可读非易失性存储介质上并且进行分发。

附图说明

在以下的详细说明中，通过本发明的典型实施例的非限制性示例的方式参考所述的多个附图来进一步说明本发明，其中在附图中，相同的附图标记表示相似的部件，并且其中：

图1示出形状测量系统的整体结构；

图2是示出运动控制器和主机计算机的功能框图；

图3是说明具有错误校正的标称扫描测量的操作的整体流程图；

图4是示出准备处理(st100)的过程的流程图；

图5示出用户选择恢复模式的on/off(开启/关闭)的示例性选择画面；

图6示出通过主动标称扫描测量如何测量具有微小孔的工件；

图7示出在实际工件和设计数据之间产生偏差的示例性情况；

图8示出通过主动标称扫描测量如何测量图7的工件；

图9是示出恢复处理(st150)的操作过程的流程图；

图10是示出恢复处理的说明图；

图11是示出错误处理(st170)的过程的流程图；

图12是说明第二实施例中的“具有错误回避功能的标称扫描测量”的操作的流程图；

图13是示出准备处理(st200)的过程的流程图；

图14示出用户选择错误回避模式的on/off的示例性选择画面；

图15示出通过主动标称扫描测量如何测量如设计数据那样所加工的微小孔；

图16示出通过主动标称扫描测量如何测量相对于设计数据发生略微偏差的工件；

图17示出通过主动标称扫描测量如何测量相对于设计数据发生偏差的工件；

图18是示出错误回避处理的前期准备的过程的流程图；

图19是说明错误回避处理(st300)的具体过程的流程图；

图20示出在lr'＝1.7mm处进行退避的状态；

图21示出从坐标值pn'起进行了1.4mm的退避的示例性状态；

图22是示出错误处理(st260)的过程的流程图；

图23是示出变形例2的流程图；以及

图24示出退避长度过短的示例性问题。

具体实施方式

这里所示的细节是举例，并且仅用于例示性地论述本发明的实施例的目的，并且是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在这方面，没有尝试以比本发明的基本理解所需的细节更详细的方式示出本发明的结构细节，其中利用附图所进行的说明使得在实践中如何能够实现本发明的各种形式对于本领域技术人员而言是明显的。

参考附图并且参考分配至附图中的各组件的附图标记来说明本发明的实施例。

第一实施例

图1示出形状测量系统100的整体结构。形状测量系统100的基本结构是已知的，但这里简要说明该基本结构。形状测量系统100包括：坐标测量设备200；运动控制器300，用于控制坐标测量设备200的启动；以及主机计算机500，用于控制运动控制器300并且执行所需的数据处理。

坐标测量设备200包括台210、移动机构220和探测器230。

移动机构220包括：门型y滑动件221，其被设置成能够沿y方向在台210上滑动；x滑动件222，其沿着y滑动件221的x方向上的梁滑动；z轴柱223，其固定至x滑动件222；以及z主轴224，其在z轴柱223内沿z方向升降。

y滑动件221、x滑动件222和z主轴224各自安装有驱动马达(图中未示出)和编码器(图中未示出)。利用来自运动控制器300的驱动控制信号来对各驱动马达进行驱动控制。编码器分别检测y滑动件221、x滑动件222和z主轴224的移动量，并且将检测值输出至运动控制器300。探测器230安装至z主轴224的下端。

探测器230包括前端(-z轴方向侧)具有触针针尖232的触针231和用于支承触针231的基端侧(+z轴方向侧)的支承部233。触针针尖232呈球状并且能够接触被测物w。

在向触针231施加外力的情况下(换句话说，在触针针尖232与被测物直接接触的情况下)，支承部233支承触针231以使得触针231能够沿x轴方向、y轴方向和z轴方向各自在固定范围内移动。此外，支承部233包括探测器传感器(图中未示出)，其中该探测器传感器检测触针231在各轴方向上的位置。探测器传感器将检测值输出至运动控制器300。

运动控制器300的结构

图2是运动控制器300和主机计算机500的功能框图。运动控制器300包括pcc获得部310、计数部320、路径计算部330和驱动控制器340。

pcc获得部310从主机计算机500获得pcc曲线数据。计数部320对从编码器输出的检测信号进行计数，并且测量各滑动件的位移量；另外，计数部320对从各个探测器传感器输出的检测信号进行计数，以测量探测器230(触针231)的位移量。根据所测量到的滑动件和探测器230的位移，来获得触针针尖232的坐标位置pp(以下称为探测器位置pp)。另外，根据计数部320所测量到的触针231的位移(探测器传感器的检测值(px、py和pz))，来获得触针针尖232的按压量(矢量ep的绝对值)。

路径计算部330计算用于利用探测器230(触针针尖232)测量被测物的表面的探测器230(触针针尖232)的移动路径，并且计算沿着该移动路径的速度成分矢量(路径速度矢量)。路径计算部330包括计算与测量方法(测量模式)相对应的路径的各种功能。具体地，存在被动标称扫描测量、主动标称扫描测量、自主扫描测量和点测量这四个测量方法。以下按照需要说明各测量方法。此外，在主动标称扫描测量的功能部中设置恢复处理器。以下说明恢复处理器的操作。

驱动控制器340基于路径计算部330所计算出的移动矢量来进行各滑动件的驱动控制。

此外，手动控制器400连接至运动控制器300。手动控制器400包括操纵杆和各种按钮，接收来自用户的手动输入操作，并且将来自用户的操作指示发送至运动控制器300。在这种情况下，运动控制器300(驱动控制器340)基于来自用户的操作指示来进行各滑动件的驱动控制。

主机计算机500的结构

主机计算机500被配置为包括例如cpu511(中央处理单元)和存储器，并且经由运动控制器300控制坐标测量设备200。主机计算机500还包括存储器520和形状分析器530。存储器520存储与被测物(工件)w的形状有关的设计数据(诸如cad数据和nurbs数据等)、通过测量所获得的测量数据、以及用于控制测量操作整体的测量控制程序。

形状分析器530通过基于从运动控制器300输出的测量数据计算被测物的表面形状数据、并且求出所计算出的被测物的表面形状中的误差和变形等，来进行形状分析。另外，形状分析器530还进行诸如从设计数据(cad数据和nurbs数据等)向pcc曲线的转换等的计算。

通过利用cpu511(中央处理单元)运行测量控制程序，来实现根据本实施例的测量操作。

输出装置(显示器或打印机)和输入装置(键盘或鼠标)根据需要连接至主机计算机500。

测量操作的说明

按顺序说明测量操作。本实施例是具有自动错误校正的标称扫描测量，并且被称为“具有错误校正的标称扫描测量”。图3示出根据本实施例的流程并且按顺序说明该流程。图3是说明具有错误校正的标称扫描测量(具有自动错误校正的标称扫描测量)的操作的整体流程图。

首先，进行扫描测量所需的准备(准备处理st100)。该准备处理(st100)由主机计算机500来执行。(该流程图的框内的“h”表示该处理由主机计算机500来执行。无“h”的框由运动控制器300来执行。)图4示出准备处理(st100)的顺序。用户将被测物(工件)放置在台210上，并且将工件的设计数据存储在存储器520中。将工件的设计数据作为“原始数据”存储在存储器520中(st101)。

接着，主机计算机500基于来自用户的选择来向运动控制器300发出针对标称扫描测量的命令(st102)。在该示例中，指示主动标称扫描测量。

在用户选择主动标称扫描测量的情况下，主机计算机500要求用户选择模式(st103)。例如，将图5所示的选择画面显示在显示器上并且要求用户选择恢复模式的on/off。将与恢复模式的选择有关的决定从主机计算机500发送至运动控制器300。在恢复模式为on的情况下，按照需要执行恢复处理(st150)。以下说明恢复处理(st150)。这样结束了准备处理(st100)。

通过经历准备处理(st100)，运动控制器300通过主动标称扫描测量来测量工件(st110)。主动标称扫描测量是众所周知的，并且例如在日本特开2013-238573中详细公开了该主动标称扫描测量。

尽管省略了详细说明，但提供针对主动标称扫描测量的简要说明。原始数据例如是cad数据(诸如nurbs数据等)。首先，将cad数据(诸如nurbs数据等)转换成点群数据。各点的数据是将坐标值(x,y,z)和法线方向(p,q,r)组合的数据。(换句话说，(x,y,z,p,q,r)。)各点的坐标值在法线方向上偏移了预定量。(具体地，将预定量定义为触针针尖半径r-基准按压量e0。)将这样所获得的点群数据转换成pcc曲线群。此外，将pcc曲线群在多个点处分割成区段(分割pcc曲线)。通过主机计算机500内的计算来进行直到此时为止的处理。将这样生成的pcc曲线发送至运动控制器300并且暂时存储在pcc获得部310中。

路径计算部330基于所获得的pcc曲线来生成用于测量工件的路径。路径计算部330生成与测量方法相对应的路径。在该示例中，选择主动标称扫描测量，因此生成主动标称扫描测量的路径。(在这方面，所生成的路径在主动标称扫描测量和被动标称扫描测量方面是相同的。)另外，路径计算部330根据分割pcc曲线的曲率等来设置探测器230的移动速度，并且确定pcc曲线上的各点的移动方向和移动速度(速度矢量)。在探测器230根据移动矢量而移动的情况下，实现了标称扫描测量。

此外，在进行主动标称扫描测量的情况下，生成法线方向上的矢量(按压校正矢量)，以使得按压量ep是恒定的；另外，生成轨道校正方向上的矢量(轨道校正矢量)，其中该轨道校正矢量用于校正当前的触针针尖232的中心坐标和路径之间的偏移。然后，生成将速度矢量、按压校正矢量和轨道校正矢量进行合成的合成速度矢量。驱动控制器340根据该合成速度矢量来向坐标测量设备200提供驱动信号。因此，坐标测量设备200通过主动标称扫描测量来测量工件。

利用来自运动控制器300的驱动信号来驱动坐标测量设备200，并且执行主动标称扫描测量(st110)。将来自坐标测量设备200的检测值(探测器传感器检测值和编码器检测值)经由运动控制器300反馈回至主机计算机500。将通过测量所获得的数据存储在存储器520中。

在执行主动标称扫描测量的同时(st110)，运动控制器300监视在退避操作期间在探测器230(触针针尖232)和工件之间是否存在不期望的接触(st120)。如果不存在接触(st120中为“否”)，则st110和st120按循环运行，直到被测物(例如，工件整体)的所有测量结束为止，并且在被测物(诸如工件整体等)的所有测量结束的情况下(st160中为“是”)，该循环结束。

示出主动标称扫描测量期间的示例性操作。图6示出通过主动标称扫描测量来测量具有微小孔的工件w的状态。在图6中，如设计数据那样对工件w进行加工。基于设计数据，通过向该设计数据添加预定偏移来定义标称扫描测量的路径(pcc曲线)。在进行(主动)标称扫描测量的情况下，对坐标测量设备200进行驱动控制，以使得触针针尖232从路径(pcc曲线)上的插值点(i)向下一插值点(i+1)移动。

在图6中的点pn处微小孔部分的测量结束，并且探测器230移动至下一测量对象位置(例如，邻接的微小孔部分)。此时，在探测器230与工件分离的点pn处进行退避。在图6中，如设计数据那样对工件进行加工。因此，在退避期间，探测器230(触针针尖232)不存在接触工件的风险。在该示例中，图6中的lr是按照基于设计值的退避路径进行退避时的退避长度。将退避长度称为命令退避长度lr。

接着，在图7中，尽管如设计数据那样对工件进行加工，但示出发生略微的加工误差的示例情况。根据机床的精度的高低，所产生的实际工件相对于设计数据可能发生略微偏差。即使在这种情况下，也基于设计数据来生成(主动)标称扫描测量的路径。

图8示出通过主动标称扫描测量如何测量图7的工件。在主动标称扫描测量中，使用用以使按压量ep保持恒定的轨道校正，触针针尖232沿着工件的表面进行扫描移动。因此，尽管如图7(图8)所示在设计数据和实际工件之间存在偏差，但探测器230继续扫描测量。

作为继续主动标称扫描测量的结果，探测器230(触针针尖232)到达点pn'。点pn'与对点pn进行轨道校正以使按压量ep保持恒定的点相对应。在到达点pn'的情况下，进行退避。然后，在按照指定退避长度lr进行退避的情况下，探测器230(触针针尖232)和工件可能接触(st120中为“是”)。

此外，在执行被动标称扫描测量(并非主动标称扫描测量)的情况下，在设计数据和实际工件之间存在偏差(例如，数十毫米的偏移范围)时，发生探测器230(触针针尖232)与工件分离或者探测器230被过于按压的错误。在发生这种错误的情况下，标称扫描测量本身变得无法使用的并且坐标测量设备200停止操作。换句话说，在如图7(图8)所示、在设计数据和工件之间存在偏差的情况下，通过被动标称扫描测量，探测器230(触针针尖232)不会在微小孔内进入得过深。

即使在主动标称扫描测量中，也经常预先定义可接受偏差的大小。将标称扫描测量的路径和触针针尖232的实际位置之间的偏移称为轨道误差δl。例如，将轨道误差δl的容许值设置为约1.5mm。在轨道误差δl超过1.5mm的情况下，即使主动标称扫描测量也不能进行轨道校正并且主动标称扫描测量自身产生错误。在这种情况下，坐标测量设备200由于该错误而停止操作。

作为对比，在轨道误差δl为1.5mm以下的情况下，主动标称扫描测量继续。即使在工件相对于设计数据发生大幅偏差的情况下，主动标称扫描测量也使得能够无错误地继续扫描测量。这对于用户而言是方便的，但可能导致被动标称扫描测量中极少发生的退避期间的接触的频繁发生的示例。另外，在微小孔内探测器停止的情况下，手动恢复可能伴随有轻微难度。可能存在无法直接观看孔的内部的情况。

说明在退避期间发生接触的情况下(st120中为“是”)的操作。在退避期间检测到探测器230(触针针尖232)和工件之间的接触的情况下，运动控制器300立即停止探测器230的移动(st130)。换句话说，在退避期间检测到探测器230的按压的情况下，坐标测量设备200暂时停止该操作。

然后，进行与是否选择恢复模式有关的确认(st140)。在选择恢复模式的情况下(st140中为“是”)，处理进入恢复处理(st150)。

详细说明恢复处理(st150)。图9是示出恢复处理(st150)的操作过程的流程图。在恢复处理中，运动控制器300首先向主机计算机500通知改变为恢复处理(st151)。主机计算机500向用户通知(例如，在显示器上显示)改变为恢复处理，另外，使诸如存储测量数据等的测量操作暂时处于待机状态。

接着，运动控制器300计算接触位置(st152)。换句话说，根据从编码器输出的检测信号来求出各滑动件的位置，另外，通过对从探测器传感器输出的检测信号进行计数来计算探测器230(触针231)的位移量。由于这样可以获得触针针尖232的中心坐标pp(探测器位置pp)，因此然后通过沿按压方向加上触针针尖232的半径那样大的偏移，来计算工件和触针针尖232之间的接触点pco(参见图10)。

这与所谓的点测量相同，并且通过在到达预定按压量(例如，0.3mm)时对坐标进行采样，来获得接触点pco的正确坐标。

接着，求出与最终命令位置(pn)相对应的最终定位位置(pn')在工件的表面上的点(psf)，并且计算psf和pco之间的距离lm(st153)。距离lm例如与微小孔的宽度相对应。考虑到触针针尖232的直径d，将从退避开始点(pn')起直到与工件的接触点(pco)为止的最大行进距离定义为lm-d(d是探测器直径)(st154)。换句话说，如果退避小于最大行进距离(lm-d)，则可以在不会接触工件的情况下进行退避。

鉴于此，接着计算适当退避量lr(st155)。通过将小于1的系数k(0<k<1)乘以最大行进距离lm-d来计算适当退避量lr。这里，作为示例，k＝0.5。在这样获得的适当退避量lr的范围内，可以在触针针尖232和工件之间没有接触的情况下进行退避。

尽管这是很小的一点，但由于该点也很重要，因此提供了一些附加说明。在扫描测量期间的预定按压量定义为0.3mm的情况下，在点pn'的位置处使探测器230向着工件按压了0.3mm。然而，触针针尖中心的坐标值(pn')是基于来自坐标测量设备200的各编码器的输出和来自坐标测量设备200的探测器传感器的输出的总和所获得的，并且在触针针尖232与工件相接触的情况下具有同一坐标值。由于探测器传感器输出了坐标测量设备200向着工件按压探测器230的量那样大的按压量，因此是相同的。

详细考虑使探测器230从探测器230向着工件按压的状态起开始倒退的操作。即使坐标测量设备200开始使探测器230倒退，在按压(0.3mm)的复原期间触针针尖232也没有移动(触针针尖的中心也是不动的)。由于触针针尖232没有移动，因此在此期间不会发生触针针尖232和工件之间的无意碰撞。在探测器230的按压为零的情况下，触针针尖232开始与工件分离。

在本说明书中，认为退避操作在触针针尖232与工件分离(按压量为零)的时刻开始，并且将退避操作称为从触针针尖232与工件分离(按压量为零)的时刻起直到触针针尖232停止为止所发生的操作。

基于适当退避量lr来计算退避停止点pr(st156)。退避停止点pr是从退避开始点(pn')起沿退避方向加上适当退避量lr的位置。

在获得了退避停止点pr的情况下，运动控制器300使探测器230(触针针尖232)移动至退避停止点pr(st157)。因此，消除了探测器230(触针针尖232)和工件之间的接触状态，这样使得成功恢复。

运动控制器300向主机计算机500通知先前计算出的接触点pco的坐标值(st158)。这样结束了恢复处理(st150)。

在接收到接触点pco的通知的情况下，主机计算机500解除恢复的待机状态。主机计算机500将所通知的接触点pco存储在存储器520中，然后基于接触点pco的信息来进行设计数据的校正。

例如，根据最终定位位置(pn')在工件表面上的点(psf)和接触点pco之间的距离lm来识别微小孔的宽度和中心轴。基于该信息，利用形状分析器来校正微小孔的位置。在这样校正后的设计数据返回至运动控制器300(pcc获得部310)的情况下，获得没有接触工件的移动路径。因此，可以生成(退避停止点pr之后的测量的)加工之后的适当路径，并且可以继续后续的扫描测量。另外，如果基于相同的设计数据使用相同的机床来对工件(制品)进行加工，则在标称扫描测量从第二个工件开始的情况下，可以预期无错误地继续测量。

这里，为了澄清，添加更多的注释。校正设计数据并不暗示着期望形成相对于原始设计数据发生偏差的工件。无需说明，主要关注于如下：在使用标称扫描测量来测量实际形成的工件的情况下，生成适当的路径。

在成功恢复之后，运动控制器300继续主动标称扫描测量(st110)，并且在进行了被测物(例如，工件整体)的所有测量的情况下(st160中为“是”)结束。

针对用户在准备处理(st100)期间的选择恢复模式(st103)的过程中没有选择恢复模式的情况，存在以下的更多信息。在没有选择恢复模式的状态下的退避期间，探测器230(触针针尖232)和工件可能接触。在这种情况下，处理可能以错误结束、或者可能向用户给予用以重新选择的另一机会。

在该方案中，在退避期间探测器230(触针针尖232)和工件接触(st120中为“是”)，但没有选择恢复模式(st140中为“否”)。在这种情况下，执行以下的错误处理(st170)。图11示出错误处理(st170)的过程。运动控制器300向主机计算机500通知错误(st171)。换句话说，在没有选择恢复模式的状态下，向主机计算机500通知探测器230(触针针尖232)和工件之间的接触。在接收到错误通知的情况下，主机计算机500显示(例如，在显示器上显示)错误消息。同时，主机计算机500将图5所示的选择画面显示在显示器上并且使得用户能够选择恢复模式的on/off。

在用户选择恢复模式的“on”的情况下(st173中为“是”)，进入恢复处理(st150)。在这种情况下，执行上述的恢复处理(图9)。

在用户没有选择恢复模式(例如，在没有选择恢复模式的情况下取消)的情况下，处理此时结束。(之后，用户自行决定进行手动操作。)

利用上述结构-“具有错误校正的标称扫描测量”实现了以下的有益效果。

(1)由于主动标称扫描测量可以对相对于设计数据的偏差略大的工件进行标称扫描测量，因此在测量效率方面存在大的优势。例如，被动标称扫描测量无法应用于相对于设计数据的偏差大的工件。另外，自主扫描测量需要时间。然而，在对相对于设计数据的偏差略大的工件进行主动标称扫描测量的情况下，在退避期间可能发生不期望的接触。在针对退避期间的每次接触、处理均以错误结束的情况下，测量效率良好的主动标称扫描测量的有益效果大大减少。对此，本实施例包括从退避期间的接触自动恢复的恢复模式，并且能够通过恢复处理来进行自动恢复。这样进一步提高了主动标称扫描测量的便利性，并且得到包括高速测量、测量任务的简化和效率提高等的各种明显效果。

(2)在恢复处理中，求出接触点pco的坐标(st152)，并且将接触点pco的位置发送至并存储在主机计算机500中(st158)。基于主机计算机500中所存储的接触点pco的信息，可以继续后续测量并且可以进行从第二次测量开始的高效测量。如果简单地消除接触状态(错误状态)，则可以通过在检测到接触(碰撞)的时刻单纯地沿反方向退避少许来进行从错误的恢复。(另一方法是之后令用户通过手动操作使探测器230移动至下一测量位置。)通过自动消除错误状态在一定程度上是便利的，然而如果用户每次均需要进行手动操作，则仍存在负担。对此，本实施例正确地求出接触点pco的坐标(st152)并且存储这些坐标(st158)。因此，用户的手动操作在很大程度上是不需要的，并且测量操作大幅简化。

第一变形例

在上述的实施例中，提供lr＝(lm-d)×k作为示例性退避量。应在探测器(触针针尖)没有与工件碰撞的范围内进行该退避，因此除此之外还可以考虑设置退避量的方法。例如，(1)lr＝lm×k'，其中可以将k'定义为约0.1或0.2的小值。如果k'小，则可以在无需从lm减去触针针尖的直径d的情况下设置适当退避量。可选地，(2)还可以考虑lr＝lm-d-α(0.5mm<α<2.0mm)。在探测器与工件分离了距离α的情况下，安全退避被视为是可以的。另外，在通过lr(＝lm-d-α)求出退避停止点pr时，在退避停止点pr在工件内的情况下，处理可能以错误结束、或者α可能被重置为较小的值。

第二实施例

以下说明本发明的第二实施例。在上述的第一实施例中，按照指定进行退避操作，并且如果在退避期间探测器和工件接触，则进行复原处理(恢复处理)。作为对比，在第二实施例中，在退避期间探测器和工件尽可能不接触。第二实施例是具有错误回避功能的标称扫描测量，并且被称为“具有错误回避功能的标称扫描测量”。以下提供逐步说明。

图12是说明“具有错误回避功能的标称扫描测量”(第二实施例)的操作的流程图。首先，进行扫描测量所需的准备(准备处理st200)。如图13的流程图所示，准备处理st200与第一实施例的准备处理基本相同，因此省略了针对各步骤的详细说明。在第二实施例中，在图14的选择画面上选择错误回避模式(st203)。

通过经历准备处理(st200)，运动控制器300通过主动标称扫描测量来测量工件(st210)。在第一实施例中说明了主动标称扫描测量，因而省略了重复说明。

在说明第二实施例的情况下，提供数值作为示例来帮助理解。图15、16和17示出通过主动标称扫描测量来测量微小孔的示例情况。图15示出通过主动标称扫描测量来测量如设计数据那样加工的微小孔的情况。在该示例中，微小孔的宽度为8mm并且触针针尖232的直径为4mm。图16示出通过主动标称扫描测量来测量相对于设计数据发生略微偏差的工件的情况。设计数据中的孔是8mm，但在实际工件中，孔的侧表面向内侧偏移了约0.5mm，因而孔约为7mm。以下说明图17。

此外，例示出“孔”作为典型示例以便于理解，然而“孔”不必是字面上的孔。工件的不同部位当然可以与被测物的表面分离了微小间隙。

基于设计数据，标称扫描测量的路径(pcc曲线)相对于设计数据添加了预定偏移。在进行(主动)标称扫描测量的情况下，对坐标测量设备200进行驱动控制，以使得触针针尖232从路径(pcc曲线)上的插值点(i)移动至下一插值点(i+1)。图15(图16)中的点pn是微小孔部分的测量的最终命令位置。运动控制器300判断移动命令是否到达测量部位的最终命令位置pn(st220)。(换句话说，“移动命令是否到达测量部位的最终命令位置pn”意味着操作命令是否到达紧挨退避操作之前的处理。)

在移动命令到达测量部位的最终命令位置pn的情况下(st220中为“是”)，(在无需转变为退避命令的情况下)将触针针尖232定位于工件的表面上与最终命令位置pn相对应的点(st230)。由于主动标称扫描测量为on，因此向移动至最终命令位置pn的移动命令(速度矢量)添加按压校正矢量和轨道校正矢量，并且对探测器230自动进行位置控制而到达工件的表面上与最终命令位置pn相对应的点pn'(参见图16)。“pn'”表示触针针尖的中心的坐标值“pn'”。

通过主动控制使探测器230向着工件的表面按压了预定按压量(0.3mm)，然而触针针尖的中心的坐标值(pn')是基于坐标测量设备200的各编码器的输出和坐标测量设备200的探测器传感器输出的总和而求出的，并且在触针针尖232与工件相接触期间具有同一坐标值。(由于探测器传感器输出了坐标测量设备200向着工件按压探测器230的量那样大的按压量，因此是相同的。)另外，由于在图15中在设计数据和实际工件之间不存在偏差，因此最终命令位置pn应被解释为与最终位置pn'一致。

在向最终位置pn'的定位完成的情况下(st230)，接着计算最终命令位置pn和最终位置pn'之间的偏移量ls(st240)。

ls＝|pn-pn'|

将这样计算出的偏移量ls与指定退避长度lr进行比较(st250)。在该示例中，将lr乘以预定系数β，并且将ls的大小与β·lr的大小进行比较。作为示例，β是0.5。

在该示例中，指定退避长度lr是提前定义的退避长度。例如，基于孔的宽度为8mm且触针针尖232的直径为4mm来将指定退避长度lr定义为2mm。参考图15，在触针针尖232进行从实线(触针针尖与孔的侧表面相接触)起直到虚线为止的指定退避长度lr(2mm)的退避的情况下，触针针尖232的中心坐标pp到达孔的中心。另外，从探测器230的传感器输出来获得退避方向dr。换句话说，基于探测器230的传感器输出，获知了点psf处的测量面的法线方向。将法线方向定义为退避方向dr。在图15中，在进行了退避之后，在触针针尖232的外表面和孔的侧表面之间存在约2mm的间隙。(在该示例中，触针针尖232与被测面和相对面分离了2mm。)在间隙约为2mm的情况下，探测器230(触针针尖232)在移动至下一部位时，不太可能与工件(孔)接触(碰撞)。

图15假定了在设计数据和实际工件之间不存在偏差的理想形状，因此当然满足ls<β·lr(st250中为“是”)，并且可以进行指定退避。具体地，可以按照指定退避长度lr(＝2mm)来进行退避。然后，如果存在接下来要测量的部位(st280中为“否”)，则继续主动标称扫描测量(st210)。

接着，参见图16作为参考。在图16中，实际工件相对于设计数据发生偏差，并且孔的侧表面向内侧偏移了约0.5mm。由于主动标称扫描测量，因此即使在实际工件相对于设计数据发生偏差的情况下，也可以进行扫描测量。在向移动至最终命令位置pn的移动命令(速度矢量)添加了按压校正矢量和轨道校正矢量之后，对探测器自动进行位置控制以到达工件的表面上与最终命令位置pn相对应的点pn'(参见图16)。

在向最终位置pn'的定位完成时(st230)，计算最终命令位置pn和最终位置pn'之间的偏移量ls(st240)。

ls＝|pn-pn'|

在该示例中，ls≈0.5mm。

在图16中，在将ls(≈0.5)和β·lr(＝1.0mm)进行比较的情况下，满足ls<β·lr(st250中为“是”)。由于满足安全判断条件(ls<β·lr)(st250中为“是”)，因此按照设置进行退避(st270)。具体地，可以按照指定退避长度lr(＝2mm)进行退避。

如图16所示，按照指定退避长度lr(＝2mm)进行实际退避。如图16所示，在孔的相对面和触针针尖232之间保留约1mm的间隙。在间隙约为1mm的情况下，可以安全地进行退避。

在该示例中，假定了尽管偏移量ls为0.5mm、但孔的宽度缩窄了1.0mm的最差情况。通常，由于偏移(ls)的方向不必垂直于表面，因此孔的宽度缩窄2×ls可被视为最差情况。如图16所示，即使在实际工件相对于设计数据发生偏差的情况下，如果偏移量ls充分小于指定退避长度lr，则也可以按照指定退避长度lr来安全地进行退避。

以下说明图17。在图17中，实际工件相对于设计数据发生偏差，并且孔的侧表面分别向内侧偏移了约1.2mm。由于主动标称扫描测量，因此即使在实际工件相对于设计数据发生偏差的情况下，也可以进行扫描测量。例如，轨道误差δl的高达约1.5mm的容许值是可接受的。在上述的约1.2mm的加工误差的情况下，可以通过使用主动标称扫描测量的轨道校正来进行扫描测量。

在图17中，完成了向与最终命令位置pn相对应的最终位置pn'的定位(st230)。计算最终命令位置pn和最终位置pn'之间的偏移量ls(st240)。

ls＝|pn-pn'|

在该示例中，ls≈1.2mm。

在图17中，在对ls(≈1.2)和β·lr(＝1.0mm)进行比较的情况下，不满足ls<β·lr(st250中为“否”)。换句话说，不满足安全判断条件(ls<β·lr)。在这种情况下，在按照如所设置的退避长度lr进行退避的情况下，触针针尖232可能与相对面发生碰撞。

在图17中，在孔的侧表面分别向内侧偏移了约1.2mm的情况下，孔的宽度可以约为5.6mm。在按照指定退避长度lr(＝2mm)进行退避的情况下，将退避长度(＝2mm)与触针针尖232的直径(＝4mm)相加，从而得到6mm。没有输出错误信号、直到按压量达到0.3mm为止。即使对于5.6mm的间隙估计出0.3mm的按压余量的情况下，也期望使触针针尖以超过标准按压量(0.3mm)向着相对面按压。在退避期间的移动速度快的情况下，触针针尖可能超过标准按压量(0.3mm)并且与相对面发生碰撞。

在不满足安全判断条件(ls<β·lr)的情况下(st250中为“否”)，通过切换为错误回避处理(st300、图18)来进行退避。

在不满足安全判断条件(ls<β·lr)的情况下(st250中为“否”)，进行确认以检查是否选择错误回避模式(st251)。在选择了错误回避模式的情况下(st251中为“是”)，处理转变为错误回避处理(st300)。然而，在转变为错误回避处理(st300)之前，运动控制器300向主机计算机500通知向错误回避处理的转变(st252)。主机计算机500向用户通知(例如，在显示器上显示)向错误回避处理的转变，另外，将诸如存储测量数据等的测量操作暂时设置成待机状态。

接着，运动控制器300获得最终位置pn'的坐标并且通知主机计算机500(st253)。最终位置pn'是指无法按照指定退避长度lr进行退避的点。主机计算机500存储最终位置pn'的坐标值，并且重置设计数据的校正和指定退避长度lr，以使用标称扫描测量来无错误地测量后续的工件。

之后，进行错误回避处理(st300)。图19是说明错误回避处理(st300)的具体过程的流程图。首先，将退避长度改变为针对错误回避处理所预先设置的短长度的设置(st301)。在该示例中，将错误回避用退避长度lr'预先设置为1.7mm。该长度比指定退避长度lr短了0.3mm。

此外，错误回避用退避长度lr'不限于1.7mm，并且可被适当设置为0.1mm～1.9mm。

按照错误回避用退避长度lr'(＝1.7mm)进行退避(st302)。(退避的方向是从探测器230的传感器输出所获得的被测面的法线方向。)另外，存储使用错误回避用退避长度的退避次数以用于后续处理。在该示例中，由于这是第一次尝试，因此将参数j初始化为1(st303)。

图20示出按照lr'＝1.7mm进行退避的状态。

当前，考虑孔的两个侧表面向内侧偏移了1.2mm的情形，因此孔的宽度仅为5.6mm。在按照1.7mm进行直径为4mm的触针针尖的退避的情况下，在进行了1.6mm的退避的时间点处触针针尖与相对面接触，此外，使探测器向相对面按压了0.1mm。另外，如果按照作为指定退避长度lr的2.0mm进行退避，则使探测器向着相对面按压了0.4mm。具体地，在使用指定退避长度lr(＝2.0mm)的情况下，存在使探测器向着相对面按压超过标准按压量(0.3mm)的可能性。对此，将设置改变为错误回避用的短退避长度lr'(＝1.7mm)是有意义的。

然而，即使使用错误回避所用的短退避长度lr'，也无法确保退避成功。尽管可以降低由于过大的按压量而与相对面发生碰撞的可能性，但如在这种情况下看出，触针针尖可能与相对面相接触。

在检测到触针针尖232和工件之间的接触的情况下(st306中为“是”)，运动控制器300确认参数j的值(st308)。在参数j为5以下的情况下(st308中为“是”)，读取所存储的坐标值pn'并且使触针针尖232返回至坐标值pn'。

在返回至坐标值pn'的情况下，重置退避长度lr'(st310)。换句话说，将退避长度lr'设置成进一步缩短了0.3mm(st310)。在向参数j加上“1”之后(st311)，使用重置的退避长度lr'(＝1.4)来进行退避(st312)。

图21示出从坐标值pn'起进行1.4mm的退避的示例性状态。这次，在不会接触相对面的情况下，退避成功(st306中为“否”)。因此，处理返回至st280(图12)，并且之后可以继续主流程(st210～st280)，直到所有的测量完成为止。具体地，在存在下一测量部位的情况下，可以使触针针尖从退避后位置(pr2)移动至下一目的地。

这样，在工件相对于设计数据发生偏差并且不满足安全判断条件(ls<β·lr)的情况下(st250中为“否”)，可以将设置改变为错误回避用退避长度lr'，此外，可以逐渐缩短退避长度lr'，因而可以成功地进行安全退避。

另外，即使在缩短退避长度lr'的同时重复进行退避之后、也没有消除与工件的接触的情况下(st306中为“是”)，在该示例中参数j达到5时(st308中为“否”)，处理从错误回避处理(图19)的循环退出。退避长度lr'不再能够变短，并且针对错误考虑不期望的原因。因此，在参数j达到5的情况下(st308中为“否”)，运动控制器300向主机计算机500通知错误(st313)，然后结束该处理。

关于在准备处理(st200)期间的错误回避模式的选择(st203)中用户没有选择错误回避模式的方案，提供附加陈述。在没有选择错误回避模式的状态下，偏移量ls可能等于或高于β·lr(st250中为“否”)。在这种情况下，处理可能以错误而结束、或者可能向用户给予了用以重新选择的另一机会。

在探测器230(触针针尖232)到达最终命令位置pn的情况下，偏移量ls等于或高于β·lr(st250中为“否”)，然而没有选择错误回避模式(st251中为“否”)。在这种情况下，执行以下的错误处理(st260)。图22示出错误处理(st260)的过程。运动控制器300向主机计算机500通知错误(st261)。具体地，运动控制器300向主机计算机500通知在没有选择错误回避模式的状态下偏移量ls与指定退避长度lr相比略大(st250中为“否”)。在接收到错误通知的情况下，主机计算机500显示(例如，在显示器上显示)错误消息。同时，主机计算机500将图14所示的选择画面显示在显示器上，并且用户选择错误回避模式的on/off。

在用户选择错误回避模式的on的情况下(st263中为“是”)，处理转变为错误回避处理(st300)(图18中的f)。在这种情况下，执行上述的错误回避处理(图19)。

在用户没有选择错误回避模式的情况下(例如，在没有选择错误回避模式的情况下取消等)，此时处理结束。(之后，用户自行决定进行手动操作。)

利用第二实施例实现了以下的有益效果。在第二实施例中，获得了最终命令位置pn和与最终命令位置pn相对应的最终位置点pn'之间的偏移量ls。在偏移量ls大的情况下，设计数据和工件之间的偏差也大。因此，在按照指定退避长度lr进行退避的情况下，存在不期望地与相对面发生碰撞的风险。对此，在第二实施例中，对偏移量ls和指定退避长度lr进行比较，以判断指定退避长度lr是否(充分)大于偏移量ls，即判断是否可以安全地进行退避。在判断为按照指定退避长度lr无法安全地进行退避的情况下，使用被设置得较短的错误回避用退避长度lr'来执行退避。因此，可以尽可能避免诸如在按照指定退避长度lr进行退避的情况下与相对面发生碰撞等的情形。因此，可以预期到减轻了探测器的负担。在对相对于设计数据的偏差略大的工件进行主动控制扫描测量的情况下，在退避期间不会使测量由于错误而中断的情况下测量继续，由此提高了测量效率。

第二变形例

在上述的第二实施例中，在不满足安全判断条件(ls<β·lr)的情况下(st250中为“否”)，使退避长度lr'逐渐缩短。对此，在第二变形例中，如图23的流程图所示，例如，可以将错误回避用退避长度lr'设置为诸如0.1mm等的极短的值(st301a)。如果使用这种极短的退避长度lr'(＝0.1mm)，则可以可靠地避免退避期间探测器与相对面接触的情形。

在这方面，鉴于上述情况，可以从一开始将指定退避长度lr设置为极短的值(＝0.1mm)，然而这不是优选的。如果退避长度lr具有极短的值，则探测器与相对面相接触的可能性变得极低。然而，利用过短的指定退避长度lr可能发生其它问题的可能性小。

如图24所示，例如，对弯曲的工件的外表面进行扫描测量并且该扫描测量到达第一终点pn'。另外，例如，下一目的地位于点pk处。如果由于退避长度lr过短、因而探测器和工件之间的分离距离不够，则存在在移动至下一目的地pk时探测器和工件可能接触的风险(参见图24的路径r1)。作为对比，如果探测器和工件之间的分离距离足够，则在移动至下一目的地pk时探测器与工件接触的可能性低(参见图24的路径r2)。因此，需要将指定退避长度lr设置为具有用以确保安全的充足的分离距离。改变短的退避长度lr'的设置适合用于诸如不满足安全判断条件(ls<β·lr)(st250中为“否”)等的错误回避的特殊情况。此外，错误回避用退避长度lr'不限于0.1mm，例如可以从0.1mm～0.5mm的范围、但更优选为0.1mm～0.3mm的范围中选择适当的值。

此外，本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的范围的情况下按照需要进行修改。在上述实施例中，主要说明了主动标称扫描测量，然而可以利用“点测量”替换“主动标称扫描测量”。换句话说，本发明还可应用于点测量。点测量(还称为触摸测量)是众所周知的。在点测量中，使探测器230与工件暂时分离。点测量是探测器230(触针针尖232)接近工件、并且在按压量达到预定值(例如，0.3mm)的情况下获得坐标值的测量方法。由于在从一个测量点(点)移动至下一测量点(点)的情况下需要退避，因此本发明是有效的。

注意，上述示例仅是为了说明的目的而提供的，并且决没有被构造成对本发明进行限制。尽管已参考典型实施例说明了本发明，但应当理解，这里已使用的词语是用于描述和说明的词语，而不是用于进行限制的词语。在没有背离本发明的各方面的精神和范围的情况下，可以在如当前陈述和修改的权利要求书的界限内进行改变。尽管这里已参考特定结构、材料和实施例说明了本发明，但本发明并不意图局限于这里所公开的细节；相反，本发明扩展至诸如在所附权利要求书的范围内等的在功能上等同的所有结构、方法和用途。

本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。